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JP2004343899A - Power supply device for plasma generation and exhaust gas purification system - Google Patents

Power supply device for plasma generation and exhaust gas purification system Download PDF

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JP2004343899A
JP2004343899A JP2003137920A JP2003137920A JP2004343899A JP 2004343899 A JP2004343899 A JP 2004343899A JP 2003137920 A JP2003137920 A JP 2003137920A JP 2003137920 A JP2003137920 A JP 2003137920A JP 2004343899 A JP2004343899 A JP 2004343899A
Authority
JP
Japan
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plasma
power supply
transformer
exhaust gas
primary
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP2003137920A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Jiro Tsuchiya
次郎 土屋
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
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  • Processes For Solid Components From Exhaust (AREA)
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Abstract

【課題】複数のプラズマ発生装置に対し、要求される高電圧を印加可能な電源装置および低コストかつコンパクトに構成可能な排ガス浄化システムの提供。
【解決手段】プラズマ発生用電源装置30は、複数のプラズマリアクタ10および20のそれぞれに高電圧を印加するためのものであり、第1トランス33および第2トランス38を含む。第1トランス33の一次コイルは、コントローラ35により制御されるインバータ回路32を介して一次電源31に接続され、トランス33の二次コイルは、第1プラズマリアクタ10に接続されている。第2トランス38の一次コイルは、第1トランス33の二次コイルに接続され、トランス38の二次コイルは、第2プラズマリアクタ20に接続されている。
【選択図】 図1
Provided are a power supply device capable of applying a required high voltage to a plurality of plasma generators and an exhaust gas purification system that can be configured at low cost and compactly.
A plasma generating power supply device is for applying a high voltage to each of a plurality of plasma reactors and includes a first transformer and a second transformer. The primary coil of the first transformer 33 is connected to the primary power supply 31 via the inverter circuit 32 controlled by the controller 35, and the secondary coil of the transformer 33 is connected to the first plasma reactor 10. The primary coil of the second transformer 38 is connected to the secondary coil of the first transformer 33, and the secondary coil of the transformer 38 is connected to the second plasma reactor 20.
[Selection diagram] Fig. 1

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プラズマ発生用電源装置および排ガス浄化システムに関する。
【0002】
【従来の技術】
従来から、一対の電極に交流電圧あるいは直流パルス電圧などを印加して電極間にプラズマを発生させるプラズマ発生装置(プラズマリアクタ)を用いて内燃機関の排ガスを浄化する技術が知られている(例えば、特許文献1参照。)。この種のプラズマ発生装置に対しては、通常、交流電圧あるいは直流パルス電圧などを発生可能な高圧電源装置が1台ずつ備えられる。
【0003】
【特許文献1】
特開2001−314748号公報
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
一方、近年では、互いに異なる処理を実行する複数のプラズマ発生装置を含む排ガス浄化システムの検討が進められている。このような排ガス浄化システムにおいて、個々のプラズマ発生装置に対して1台ずつ高圧電源装置を備えたのでは、システム全体のコストアップを招くと共に、システムのスペース効率を悪化させてしまう。
【0005】
そこで、本発明は、複数のプラズマ発生装置のそれぞれに対し、要求される高電圧を印加することができるプラズマ発生用電源装置、および、低コストかつコンパクトに構成可能な排ガス浄化システムの提供を目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明によるプラズマ発生用電源装置は、複数のプラズマ発生装置のそれぞれに高電圧を印加するためのプラズマ発生用電源装置であって、一次電源と、一次電源に接続される一次コイルおよび複数のプラズマ発生装置の何れか一体に接続される二次コイルを含む第1トランスと、一次電源と第1トランスの間に設けられたインバータ回路と、インバータ回路を作動させるための駆動信号を生成するコントローラと、第1トランスの二次コイルに接続される一次コイルおよび複数のプラズマ発生装置の何れか一体に接続される二次コイルを含む第2トランスとを備えることを特徴とする。
【0007】
このように構成される本発明のプラズマ発生用電源装置によれば、それ1台で、複数のプラズマ発生装置のそれぞれに対し、要求される高電圧を印加することが可能となる。従って、このプラズマ発生用電源装置を用いれば、複数のプラズマ発生装置を備えた排ガス浄化システムの低コスト化およびコンパクト化を容易に達成することが可能となる。
【0008】
この場合、第1トランスと第2トランスとの間に設けられた整流手段と、第2トランスとプラズマ発生装置との間に設けられた整流手段とを更に備えると好ましい。
【0009】
このような構成を採用すれば、1台のプラズマ発生用電源装置により、交流電源方式のプラズマ発生装置と、直流パルス電源方式のプラズマ発生装置との双方に所望の高電圧を印加することが可能となる。
【0010】
本発明による排ガス浄化システムは、プラズマを利用して排ガスを浄化する排ガス浄化システムであって、一対の電極に高電圧を印加して発生させたプラズマを用いて排ガスを処理する第1のプラズマ発生装置と、一対の電極に高電圧を印加して発生させたプラズマを用いて排ガスを処理する第2のプラズマ発生装置と、第1および第2のプラズマ発生装置のそれぞれに高電圧を印加するためのプラズマ発生用電源装置を備え、プラズマ発生用電源装置は、一次電源と、一次電源に接続される一次コイルおよび第1のプラズマ発生装置に接続される二次コイルを含む第1トランスと、一次電源と第1トランスの間に設けられたインバータ回路と、インバータ回路を作動させるための駆動信号を生成するコントローラと、第1トランスの二次コイルに接続される一次コイルおよび第2のプラズマ発生装置に接続される二次コイルを含む第2トランスとを備えることを特徴とする。
【0011】
この排ガス浄化システムでは、1台のプラズマ発生用電源装置によって、複数のプラズマ発生装置のそれぞれに対し、要求される高電圧が印加される。従って、この排ガス浄化システムでは、個々のプラズマ発生装置に対して1台ずつ高圧電源装置を備える必要がなくなるので、システム全体の低コスト化およびコンパクト化を容易に達成することが可能となる。
【0012】
【発明の実施の形態】
以下、図面と共に本発明によるプラズマ発生用電源装置および排ガス浄化システムの好適な実施形態について詳細に説明する。
【0013】
図1は、本発明による排ガス浄化システムを示す概略構成図である。同図に示される排ガス浄化システム1は、車両に適用されると好適なものであり、図示されない内燃機関(例えばディーゼルエンジン)の燃焼室から排出される排ガスを浄化するために、当該内燃機関の排気系統に組み込まれる。排ガス浄化システム1は、内燃機関の排気系統を構成する排気管L1およびL2の間に組み込まれる第1プラズマリアクタ10および第2プラズマリアクタ20を含む。本実施形態では、第1プラズマリアクタ10と、第1プラズマリアクタ10の排ガスの流れ方向下流側に配置される第2プラズマリアクタ20とは、駆動方式が異なっており、互いに異なる排ガス処理を実行する。
【0014】
第1プラズマリアクタ10は、交流電源方式のプラズマ発生装置として構成されており、導電性材料により概ね筒状に形成された浄化容器11を有する。図1に示されるように、浄化容器11の一端は、内燃機関の燃焼室に連なる排気管L1に接続されており、浄化容器11の内部には、図1において白抜矢印で示されるように内燃機関の排ガスが導入される。また、浄化容器11の内部には、ハニカム材等からなるセル12が配置され、浄化容器11の長手方向軸心上には、細径棒状の放電電極14が配置される。
【0015】
本実施形態では、浄化容器11自体が陽極とされると共に、放電電極14が陰極とされ、浄化容器11と放電電極14とには、交流の高電圧が印加される。これにより、放電電極14と、受電極としての浄化容器11との間にプラズマを発生させることが可能となり、発生したプラズマのエネルギを利用して、排ガスに含まれるパーティキュレート物質(PM)等をセル12内に捕集することができる。
【0016】
一方、第2プラズマリアクタ20は、直流パルス電源方式のプラズマ発生装置として構成されており、導電性材料により概ね筒状に形成された浄化容器21を有する。浄化容器21の一端は、接続管Lcを介して第1プラズマリアクタ10の浄化容器11の下流端と接続されており、浄化容器21内には、第1プラズマリアクタ10の浄化容器11を通過した流体が導入される。そして、浄化容器21の他端は、排気管L1と共に排気系統を構成する排気管L2に接続されており、浄化容器21内で浄化された流体は、排気管L2を介して外部に排出される。
【0017】
図1に示されるように、浄化容器21の内部には、絶縁体により概ね筒状に形成された支持部材22が固定されており、支持部材22の両端には、メッシュ状の電極23Aおよび23Cが固定されている。また、支持部材22の内部、かつ、電極23Aおよび23Cの間には、触媒担体24が配置されている。本実施形態では、触媒担体24としてセラミック等からなるハニカム材にアルミナ触媒を担持させたものが用いられる。なお、支持部材22の内部の触媒担体24は省略されてもよく、また、触媒を担持していないハニカム材等が支持部材22の内部に配置されてもよい。更に、ハニカム材等に担持させる触媒としては、任意のものを採用することができる。
【0018】
浄化容器21の内部に配置されている電極23Aおよび23Cには、それぞれ端子(図示省略)が接続されており、各端子には、例えば上流側の電極23Aが陽極となり、下流側の電極23Cが陰極となるようにして直流パルス電圧が印加される。これにより、電極23Aおよび23Cの間にプラズマを発生させることが可能となり、発生したプラズマのエネルギを利用して、内燃機関からの排ガスに含まれるHC,CO,NOxといった成分やパーティキュレート物質等を排ガス中の酸素と反応させて浄化したり、着火させて焼却したりすることができる。
【0019】
上述のように構成される第1プラズマリアクタ10および第2プラズマリアクタ20のそれぞれには、1台のプラズマ発生用電源装置30から高電圧が供給される。電源装置30は、図1に示されるように、一次電源(直流電源)31、インバータ回路32、第1トランス33および第1切換スイッチ34を含む。本実施形態では、一次電源31として、車両の補機バッテリが用いられ、一次電源31は、インバータ回路32を介して、第1トランス33の一次コイルに接続されている。また、第1トランス33の二次コイルは、第1切換スイッチ34を介して第1プラズマリアクタ10の浄化容器(受電極)11および放電電極14に接続されている。第1切換スイッチ34は、コントローラ35によってオン/オフ制御される。
【0020】
一次電源31と第1トランス33との間に設けられているインバータ回路32は、図1に示されるように、4個のトランジスタTr1,Tr2,Tr3およびTr4、並びに、各トランジスタTr1〜Tr4を保護するためのダイオードD1,D2,D3およびD4を有するフライバック式フルブリッジ回路として構成されている。このインバータ回路32のトランジスタTr1〜Tr4のぞれぞれには、コントローラ35からゲート信号(駆動信号)が与えられる。
【0021】
また、第1トランス33の二次コイルには、第2切換スイッチ36、ダイオード37を介して、第2トランス38の一次コイルが接続されている。第2切換スイッチ36は、第1切換スイッチ34と同様に、コントローラ35によってオン/オフ制御されるものである。そして、第2トランス38の二次コイルは、ダイオード39を介して、第2プラズマリアクタ20の電極23Aおよび23Cに接続されている。
【0022】
なお、コントローラ35は、図示されないCPU,ROM,RAM、入出力ポートおよび記憶装置等を有するものである。そして、コントローラ35は、所定の制御プラグラム等に従うと共に、内燃機関の排気系統等から取得される各種パラメータ等に基づいて、インバータ回路32へのゲート信号を生成すると共に、第1切換スイッチ34および第2切換スイッチ36をオン/オフ制御する。
【0023】
次に、図2を参照しながら、上述の排ガス浄化システム1を構成するプラズマ発生用電源装置30の動作について説明する。
【0024】
排ガス浄化システム1の電源装置30によって、交流電源方式の第1プラズマリアクタ10と直流パルス電源方式の第2プラズマリアクタ20とを作動させるに際しては、コントローラ35から、インバータ回路32を構成するトランジスタTr1〜Tr4に対して、図2に示されるようなゲート信号Q1〜Q4が与えられる。本実施形態において、ゲート信号Q1〜Q4の周波数fは、同一であるが、トランジスタTr1およびTr4に対するゲート信号Q1およびQ4と、トランジスタTr2およびTr3に対するゲート信号Q2およびQ3とでは、位相が180度異なっている。
【0025】
上述のようなゲート信号Q1〜Q4がトランジスタTr1〜Tr4に与えられると、インバータ回路32を介して一次電源31に接続されている第1トランス33の一次コイルには、図2に示されるような一次電圧(交流電圧)Vp1が加えられると共に、一次電流Ip1が流れる。これにより、第1トランス33の二次コイルには、図2に示されるように、昇圧された二次電圧(交流電圧)Vs1および二次電流Is1が誘導される。
【0026】
そして、コントローラ35は、第1トランス33と第1プラズマリアクタ10との間の第1切換スイッチ34に対し、図2に示されるように、トランジスタTr1〜Tr4に対するゲート信号の2分の1の周波数(f/2)のオン信号SW1を与える。これにより、第1プラズマリアクタ10には、図2に示されるような交流電圧AV1が印加され、第1プラズマリアクタ10の放電電極14と、受電極としての浄化容器11との間にプラズマを発生させることが可能となる。
【0027】
一方、コントローラ35は、第1トランス33と第2トランス38との間の第2切換スイッチ36に対し、図2に示されるように、トランジスタTr1〜Tr4に対するゲート信号の2分の1の周波数(f/2)を有すると共に第1切換スイッチ34に対するオン信号SW1とは位相が180度異なるオン信号SW2を与える。また、第1トランス33の二次コイルから第2トランス38へと流れ込む電流は、ダイオード37によって整流される。従って、第2トランス38の一次コイルには、図2に示されるような一次電圧(交流電圧)Vp2が加えられると共に、一次電流Ip2が流れる。
【0028】
そして、第2トランス38の二次コイルに誘導される二次電流Is2は、ダイオード39によって整流され、第2トランス38の二次コイルには、図2に示されるような片極性の二次電圧(直流パルス電圧)Vs2が誘導される。この結果、第2プラズマリアクタ20には、第2トランス38によって昇圧された直流パルス電圧Vs2が印加され、第2プラズマリアクタ20の電極23Aおよび23Cの間にプラズマを発生させることが可能となる。
【0029】
このように、本発明のプラズマ発生用電源装置30によれば、それ1台で、第1プラズマリアクタ10に対し、要求される交流電圧を印加すると共に、第2プラズマリアクタ20に対し、要求される直流パルス電圧を印加することが可能となる。すなわち、排ガス浄化システム1では、1台のプラズマ発生用電源装置30によって、複数のプラズマリアクタ10および20に対し、要求される高電圧が印加される。
【0030】
従って、プラズマ発生用電源装置30を用いれば、複数のプラズマリアクタ10および20を備えた排ガス浄化システム1の低コスト化およびコンパクト化を容易に達成することが可能となる。言い換えれば、排ガス浄化システム1では、個々のプラズマリアクタ10および20に対して1台ずつ高圧電源装置を備える必要がなくなるので、システム全体の低コスト化を図ると共に、システム全体をコンパクト化して車両への搭載性を向上させることが可能となる。
【0031】
なお、図2からわかるように、本実施形態では、第1切換スイッチ34に対するオン信号SW1と、第2切換スイッチ36に対するオン信号SW2とが、トランジスタTr1〜Tr4に対するゲート信号の2分の1の周波数(f/2)を有し、かつ、両者の位相が180度異なっていることから、第1プラズマリアクタ10と第2プラズマリアクタ20とに対して同時に高電圧が印加されることはない。
【0032】
また、上述の排ガス浄化システム1では、第1トランス33と第2トランス38との間にダイオード(整流手段)37を設けると共に、第2トランス38と第2プラズマリアクタ20との間にダイオード(整流手段)39を設けることにより、プラズマ発生用電源装置30に交流電圧および直流パルス電圧の双方を発生させているが、これに限られるものではない。
【0033】
すなわち、ダイオード37および39を省略することにより、プラズマ発生用電源装置30から複数のプラズマリアクタに対してそれぞれに要求される交流電圧が供給されるようにしてもよい。更に、ダイオード37および39に加えて、第1トランス33側にも整流手段としてのダイオードを適宜設けることにより、プラズマ発生用電源装置30から複数のプラズマリアクタに対し、それぞれに要求される直流パルス電圧が供給されるようにしてもよい。
【0034】
【発明の効果】
以上説明されたように、本発明によれば、複数のプラズマ発生装置のそれぞれに対し、要求される高電圧を印加することができるプラズマ発生用電源装置、および、低コストかつコンパクトに構成可能な排ガス浄化システムの実現が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による排ガス浄化システムを示す概略構成図である。
【図2】図1の排ガス浄化システムに含まれるプラズマ発生用電源装置の動作を説明するためのタイミングチャートである。
【符号の説明】
1 排ガス浄化システム
10 第1プラズマリアクタ
11,21 浄化容器
14 放電電極
20 第2プラズマリアクタ
23A,23C 電極
30 プラズマ発生用電源装置
31 一次電源
32 インバータ回路
33 第1トランス
34 第1切換スイッチ
35 コントローラ
36 第2切換スイッチ
37,39 ダイオード
38 第2トランス
D1,D2,D3,D4 ダイオード
L1,L2 排気管
Tr1,Tr2,Tr3,Tr4 トランジスタ
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a power supply device for plasma generation and an exhaust gas purification system.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, a technique of purifying exhaust gas of an internal combustion engine using a plasma generator (plasma reactor) that applies an AC voltage or a DC pulse voltage to a pair of electrodes to generate plasma between the electrodes has been known (for example, And Patent Document 1.). Such a plasma generator is usually provided with one high-voltage power supply capable of generating an AC voltage or a DC pulse voltage.
[0003]
[Patent Document 1]
JP 2001-314748 A
[Problems to be solved by the invention]
On the other hand, in recent years, an exhaust gas purification system including a plurality of plasma generators that perform different processes has been studied. In such an exhaust gas purification system, if one high-voltage power supply is provided for each plasma generator, the cost of the entire system is increased and the space efficiency of the system is deteriorated.
[0005]
Therefore, an object of the present invention is to provide a power supply device for plasma generation that can apply a required high voltage to each of a plurality of plasma generation devices, and an exhaust gas purification system that can be configured at low cost and compactly. And
[0006]
[Means for Solving the Problems]
A power supply for plasma generation according to the present invention is a power supply for plasma generation for applying a high voltage to each of a plurality of plasma generators, comprising a primary power supply, a primary coil connected to the primary power supply, and a plurality of plasmas. A first transformer including a secondary coil connected to any of the generators, an inverter circuit provided between the primary power supply and the first transformer, and a controller for generating a drive signal for operating the inverter circuit; , A primary coil connected to the secondary coil of the first transformer, and a second transformer including a secondary coil integrally connected to any one of the plurality of plasma generators.
[0007]
According to the power supply device for plasma generation of the present invention configured as described above, it becomes possible to apply a required high voltage to each of the plurality of plasma generation devices by itself. Therefore, by using the power supply device for plasma generation, it is possible to easily achieve low cost and compactness of an exhaust gas purification system including a plurality of plasma generation devices.
[0008]
In this case, it is preferable to further include a rectifier provided between the first transformer and the second transformer and a rectifier provided between the second transformer and the plasma generator.
[0009]
By employing such a configuration, a single plasma generating power supply can apply a desired high voltage to both an AC power supply type plasma generator and a DC pulse power supply type plasma generator. It becomes.
[0010]
An exhaust gas purifying system according to the present invention is an exhaust gas purifying system for purifying exhaust gas by using plasma, wherein a first plasma generation for treating exhaust gas using plasma generated by applying a high voltage to a pair of electrodes. An apparatus, a second plasma generator for processing exhaust gas using plasma generated by applying a high voltage to a pair of electrodes, and a high voltage to each of the first and second plasma generators And a first transformer including a primary power supply, a primary coil connected to the primary power supply, and a secondary coil connected to the first plasma generator, and a primary power supply. An inverter circuit provided between the power supply and the first transformer; a controller for generating a drive signal for operating the inverter circuit; Characterized in that it comprises a second transformer comprising a secondary coil connected to the primary coil and the second plasma generating device connected to Le.
[0011]
In this exhaust gas purification system, a required high voltage is applied to each of the plurality of plasma generators by one power supply device for plasma generation. Therefore, in this exhaust gas purification system, it is not necessary to provide one high-voltage power supply device for each plasma generator, so that the cost and size of the entire system can be easily reduced.
[0012]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, preferred embodiments of a plasma generation power supply device and an exhaust gas purification system according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0013]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an exhaust gas purification system according to the present invention. The exhaust gas purification system 1 shown in FIG. 1 is suitable for being applied to a vehicle, and purifies exhaust gas discharged from a combustion chamber of an internal combustion engine (for example, a diesel engine) (not shown). Built into the exhaust system. The exhaust gas purification system 1 includes a first plasma reactor 10 and a second plasma reactor 20 that are incorporated between exhaust pipes L1 and L2 that constitute an exhaust system of an internal combustion engine. In the present embodiment, the first plasma reactor 10 and the second plasma reactor 20 disposed downstream of the first plasma reactor 10 in the flow direction of the exhaust gas have different driving methods, and perform different exhaust gas treatments. .
[0014]
The first plasma reactor 10 is configured as an AC power source type plasma generator, and includes a purification vessel 11 formed of a conductive material in a substantially cylindrical shape. As shown in FIG. 1, one end of the purification vessel 11 is connected to an exhaust pipe L1 connected to the combustion chamber of the internal combustion engine, and inside the purification vessel 11 as shown by a white arrow in FIG. The exhaust gas of the internal combustion engine is introduced. A cell 12 made of a honeycomb material or the like is disposed inside the purification container 11, and a discharge electrode 14 in the form of a small-diameter rod is disposed on the longitudinal axis of the purification container 11.
[0015]
In the present embodiment, the purification vessel 11 itself is used as an anode, and the discharge electrode 14 is used as a cathode. A high AC voltage is applied to the purification vessel 11 and the discharge electrode 14. As a result, plasma can be generated between the discharge electrode 14 and the purification vessel 11 as a receiving electrode, and the particulate matter (PM) and the like contained in the exhaust gas can be removed using the energy of the generated plasma. It can be collected in the cell 12.
[0016]
On the other hand, the second plasma reactor 20 is configured as a plasma generator of a DC pulse power supply system, and has a purification vessel 21 formed of a conductive material in a substantially cylindrical shape. One end of the purification vessel 21 is connected to the downstream end of the purification vessel 11 of the first plasma reactor 10 via the connection pipe Lc, and has passed through the purification vessel 11 of the first plasma reactor 10 inside the purification vessel 21. Fluid is introduced. The other end of the purification vessel 21 is connected to an exhaust pipe L2 that forms an exhaust system together with the exhaust pipe L1, and the fluid purified in the purification vessel 21 is discharged to the outside via the exhaust pipe L2. .
[0017]
As shown in FIG. 1, a support member 22 formed in a substantially cylindrical shape by an insulator is fixed inside the purification container 21, and mesh electrodes 23A and 23C are provided at both ends of the support member 22. Has been fixed. Further, a catalyst carrier 24 is disposed inside the support member 22 and between the electrodes 23A and 23C. In the present embodiment, as the catalyst carrier 24, a carrier in which an alumina catalyst is supported on a honeycomb material made of ceramic or the like is used. Note that the catalyst carrier 24 inside the support member 22 may be omitted, and a honeycomb material or the like not carrying a catalyst may be arranged inside the support member 22. Further, any catalyst can be used as the catalyst supported on the honeycomb material or the like.
[0018]
Terminals (not shown) are connected to the electrodes 23A and 23C disposed inside the purification vessel 21, respectively. For example, the upstream electrode 23A serves as an anode and the downstream electrode 23C serves as an anode. A DC pulse voltage is applied so as to serve as a cathode. As a result, plasma can be generated between the electrodes 23A and 23C, and components such as HC, CO, NOx, and particulate matter contained in exhaust gas from the internal combustion engine are utilized by utilizing the energy of the generated plasma. It can be purified by reacting with oxygen in exhaust gas, or can be ignited and incinerated.
[0019]
A high voltage is supplied from one plasma generation power supply 30 to each of the first plasma reactor 10 and the second plasma reactor 20 configured as described above. The power supply device 30 includes a primary power supply (DC power supply) 31, an inverter circuit 32, a first transformer 33, and a first switch 34, as shown in FIG. In this embodiment, an auxiliary battery of the vehicle is used as the primary power supply 31, and the primary power supply 31 is connected to the primary coil of the first transformer 33 via the inverter circuit 32. Further, the secondary coil of the first transformer 33 is connected to the purification vessel (receiving electrode) 11 and the discharge electrode 14 of the first plasma reactor 10 via the first changeover switch 34. The first changeover switch 34 is turned on / off by a controller 35.
[0020]
As shown in FIG. 1, an inverter circuit 32 provided between the primary power supply 31 and the first transformer 33 protects the four transistors Tr1, Tr2, Tr3 and Tr4, and the transistors Tr1 to Tr4. , A flyback type full bridge circuit having diodes D1, D2, D3, and D4. A gate signal (drive signal) is provided from the controller 35 to each of the transistors Tr1 to Tr4 of the inverter circuit 32.
[0021]
The primary coil of the second transformer 38 is connected to the secondary coil of the first transformer 33 via the second switch 36 and the diode 37. Like the first switch 34, the second switch 36 is on / off controlled by the controller 35. The secondary coil of the second transformer 38 is connected to the electrodes 23A and 23C of the second plasma reactor 20 via the diode 39.
[0022]
The controller 35 has a CPU, a ROM, a RAM, an input / output port, a storage device, and the like (not shown). The controller 35 generates a gate signal to the inverter circuit 32 based on various parameters and the like obtained from the exhaust system of the internal combustion engine and the like, while following a predetermined control program and the like. The on / off control of the 2 changeover switch 36 is performed.
[0023]
Next, with reference to FIG. 2, the operation of the plasma generating power supply device 30 included in the above-described exhaust gas purification system 1 will be described.
[0024]
When the AC power supply type first plasma reactor 10 and the DC pulse power supply type second plasma reactor 20 are operated by the power supply device 30 of the exhaust gas purification system 1, the transistors Tr <b> 1 to Tr <b> 1 constituting the inverter circuit 32 are controlled by the controller 35. Gate signals Q1 to Q4 as shown in FIG. 2 are applied to Tr4. In the present embodiment, the frequency f of the gate signals Q1 to Q4 is the same, but the phase differs between the gate signals Q1 and Q4 for the transistors Tr1 and Tr4 and the gate signals Q2 and Q3 for the transistors Tr2 and Tr3 by 180 degrees. ing.
[0025]
When the gate signals Q1 to Q4 as described above are given to the transistors Tr1 to Tr4, the primary coil of the first transformer 33 connected to the primary power supply 31 via the inverter circuit 32 has a configuration as shown in FIG. A primary voltage (AC voltage) Vp1 is applied, and a primary current Ip1 flows. As a result, a boosted secondary voltage (AC voltage) Vs1 and a secondary current Is1 are induced in the secondary coil of the first transformer 33, as shown in FIG.
[0026]
Then, as shown in FIG. 2, the controller 35 controls the first changeover switch 34 between the first transformer 33 and the first plasma reactor 10 to reduce the frequency of the gate signal to the transistors Tr1 to Tr4 by half the frequency. An (f / 2) ON signal SW1 is given. As a result, an AC voltage AV1 as shown in FIG. 2 is applied to the first plasma reactor 10, and plasma is generated between the discharge electrode 14 of the first plasma reactor 10 and the purification vessel 11 as a receiving electrode. It is possible to do.
[0027]
On the other hand, the controller 35 supplies the second changeover switch 36 between the first transformer 33 and the second transformer 38 with a half frequency of the gate signal to the transistors Tr1 to Tr4 (see FIG. 2). f / 2), and an ON signal SW2 having a phase different from that of the ON signal SW1 for the first changeover switch 180 by 180 degrees. The current flowing from the secondary coil of the first transformer 33 to the second transformer 38 is rectified by the diode 37. Accordingly, a primary voltage (AC voltage) Vp2 as shown in FIG. 2 is applied to the primary coil of the second transformer 38, and a primary current Ip2 flows.
[0028]
Then, the secondary current Is2 induced in the secondary coil of the second transformer 38 is rectified by the diode 39, and the secondary coil of the second transformer 38 has a unipolar secondary voltage as shown in FIG. (DC pulse voltage) Vs2 is induced. As a result, the DC pulse voltage Vs2 boosted by the second transformer 38 is applied to the second plasma reactor 20, and plasma can be generated between the electrodes 23A and 23C of the second plasma reactor 20.
[0029]
As described above, according to the plasma generating power supply device 30 of the present invention, the required AC voltage is applied to the first plasma reactor 10 and the required AC voltage is applied to the second plasma reactor 20 by itself. DC pulse voltage can be applied. That is, in the exhaust gas purification system 1, a required high voltage is applied to the plurality of plasma reactors 10 and 20 by one power supply device 30 for plasma generation.
[0030]
Therefore, if the power supply device 30 for plasma generation is used, the cost reduction and compactness of the exhaust gas purification system 1 including the plurality of plasma reactors 10 and 20 can be easily achieved. In other words, in the exhaust gas purification system 1, since it is not necessary to provide one high-voltage power supply for each of the plasma reactors 10 and 20, the cost of the entire system can be reduced, and the entire system can be made compact to produce a vehicle. Can be improved.
[0031]
As can be seen from FIG. 2, in the present embodiment, the ON signal SW1 for the first changeover switch 34 and the ON signal SW2 for the second changeover switch 36 are one half of the gate signal for the transistors Tr1 to Tr4. Since it has the frequency (f / 2) and the phases of the two are different by 180 degrees, a high voltage is not applied to the first plasma reactor 10 and the second plasma reactor 20 at the same time.
[0032]
Further, in the above-described exhaust gas purification system 1, a diode (rectifying means) 37 is provided between the first transformer 33 and the second transformer 38, and a diode (rectifying means) is provided between the second transformer 38 and the second plasma reactor 20. Means 39 is provided to generate both an AC voltage and a DC pulse voltage in the plasma generating power supply device 30, but the present invention is not limited to this.
[0033]
That is, by omitting the diodes 37 and 39, the AC voltage required for each of the plurality of plasma reactors may be supplied from the plasma generation power supply device 30. Further, by appropriately providing a diode as a rectifier on the first transformer 33 side in addition to the diodes 37 and 39, the DC pulse voltage required for each of the plurality of plasma reactors from the plasma generation power supply 30 can be obtained. May be supplied.
[0034]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, a plasma generation power supply device capable of applying a required high voltage to each of a plurality of plasma generation devices, and a low-cost and compact configuration can be achieved. An exhaust gas purification system can be realized.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an exhaust gas purification system according to the present invention.
FIG. 2 is a timing chart for explaining the operation of a power supply device for plasma generation included in the exhaust gas purification system of FIG.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Exhaust gas purification system 10 First plasma reactor 11, 21 Purification container 14 Discharge electrode 20 Second plasma reactor 23A, 23C Electrode 30 Plasma generation power supply 31 Primary power supply 32 Inverter circuit 33 First transformer 34 First switch 35 Controller 36 Second changeover switches 37, 39 Diode 38 Second transformer D1, D2, D3, D4 Diode L1, L2 Exhaust pipe Tr1, Tr2, Tr3, Tr4 Transistor

Claims (3)

複数のプラズマ発生装置のそれぞれに高電圧を印加するためのプラズマ発生用電源装置であって、
一次電源と、
前記一次電源に接続される一次コイルおよび前記複数のプラズマ発生装置の何れか一体に接続される二次コイルを含む第1トランスと、
前記一次電源と前記第1トランスの間に設けられたインバータ回路と、
前記インバータ回路を作動させるための駆動信号を生成するコントローラと、
前記第1トランスの二次コイルに接続される一次コイルおよび前記複数のプラズマ発生装置の何れか一体に接続される二次コイルを含む第2トランスとを備えることを特徴とするプラズマ発生用電源装置。
A power supply for plasma generation for applying a high voltage to each of the plurality of plasma generators,
A primary power supply,
A first transformer including a primary coil connected to the primary power supply and a secondary coil integrally connected to any of the plurality of plasma generators;
An inverter circuit provided between the primary power supply and the first transformer;
A controller for generating a drive signal for operating the inverter circuit;
A power supply device for plasma generation, comprising: a primary coil connected to a secondary coil of the first transformer; and a second transformer including a secondary coil integrally connected to any one of the plurality of plasma generators. .
前記第1トランスと前記第2トランスとの間に設けられた整流手段と、前記第2トランスと前記プラズマ発生装置との間に設けられた整流手段とを更に備えることを特徴とする請求項1に記載のプラズマ発生用電源装置。2. A rectifier provided between the first transformer and the second transformer, and a rectifier provided between the second transformer and the plasma generator. The power supply device for plasma generation according to item 1. プラズマを利用して排ガスを浄化する排ガス浄化システムであって、
一対の電極に高電圧を印加して発生させたプラズマを用いて排ガスを処理する第1のプラズマ発生装置と、
一対の電極に高電圧を印加して発生させたプラズマを用いて排ガスを処理する第2のプラズマ発生装置と、
前記第1および第2のプラズマ発生装置のそれぞれに高電圧を印加するためのプラズマ発生用電源装置を備え、
前記プラズマ発生用電源装置は、
一次電源と、
前記一次電源に接続される一次コイルおよび前記第1のプラズマ発生装置に接続される二次コイルを含む第1トランスと、
前記一次電源と前記第1トランスの間に設けられたインバータ回路と、
前記インバータ回路を作動させるための駆動信号を生成するコントローラと、
前記第1トランスの二次コイルに接続される一次コイルおよび前記第2のプラズマ発生装置に接続される二次コイルを含む第2トランスとを備えることを特徴とする排ガス浄化システム。
An exhaust gas purification system that purifies exhaust gas using plasma,
A first plasma generator for processing exhaust gas using plasma generated by applying a high voltage to a pair of electrodes,
A second plasma generator that treats exhaust gas using plasma generated by applying a high voltage to a pair of electrodes,
A plasma generation power supply for applying a high voltage to each of the first and second plasma generators;
The plasma generating power supply device,
A primary power supply,
A first transformer including a primary coil connected to the primary power supply and a secondary coil connected to the first plasma generator;
An inverter circuit provided between the primary power supply and the first transformer;
A controller for generating a drive signal for operating the inverter circuit;
An exhaust gas purification system comprising: a primary coil connected to a secondary coil of the first transformer; and a second transformer including a secondary coil connected to the second plasma generator.
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